Il DNA: scoperta, struttura e funzioni

La scienza ha impiegato decine di anni per comprendere il funzionamento del DNA. E ancora oggi i misteri di questo affascinante meccanismo non sono stati svelati del tutto.
Il DNA: scoperta, struttura e funzioni

Ultimo aggiornamento: 29 maggio, 2021

La storia della scoperta e di come funziona il DNA è iniziata nel 1868, quando Johann Friedrich Miescher, studioso di medicina svizzero, è riuscito a isolare una sostanza che si trovava nei globuli bianchi del pus. La chiamò “nucleina” e si accorse che era acida.

Uno degli allievi di Miescher rinominò la stessa sostanza “acido nucleico”, poiché questo nome era più preciso. Quasi un secolo dopo, la scienziata Rosalind Franklin studiò la struttura e le funzioni del DNA. Riuscì a ottenere un’immagine a raggi X della molecola di DNA.

Uno dei suoi colleghi, Maurice Wilkins, senza permesso portò l’immagine a James Watson e Francis Crick, nell’Università di Cambridge. Questi stavano già costruendo un modello della stessa molecola e pubblicarono i risultati nel 1953. Per questa scoperta ottennero il Premio Nobel nel 1926. Negli anni a venire, in forma graduale, si scoprì come funziona il DNA.

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Cos’è il DNA?

Il DNA è una sigla che rappresenta l’Acido Desossiribonucleico, composto chimico che si trova nel nucleo di tutte le cellule del corpo umano. È formato da un insieme di molecole, conosciute come nucleotidi.

Il DNA contiene le nostre informazioni genetiche. È come una specie di manuale nel quale si trovano le istruzioni biologiche del singolo organismo. L’informazione genetica determina le caratteristiche di ogni specie e di ogni individuo della specie.

Il 99% del DNA è lo stesso in tutti gli esseri umani. Il restante 1% ci rende unici. Un’altra proprietà del DNA è che è capace di replicarsi da solo. Questo accade quando le cellule si dividono. In questo modo, ogni nuova cellula avrà una copia identica del DNA della cellula che l’ha originata.

Come spiegato, il DNA è composto da molecole chiamate nucleotidi. Queste formano catene che si intrecciano e formano una doppia elica. È come se due serpentine si intrecciassero.

Catena di DNA.
Il DNA ha la forma di una catena a doppia elica.

La struttura del DNA

La doppia elica si divide in diversi segmenti, e ognuno di questi è quello che conosciamo come gene. Il gene è l’unità base dell’informazione genetica. Gli esseri umani hanno all’incirca 20000 geni, e ognuno di questi determina caratteristiche come il colore degli occhi o il gruppo sanguigno.

Allo stesso modo, i geni si raggruppano e formano una specie di pacchetto a forma di “X” allungata. Questi pacchetti sono i cromosomiContengono gruppi di geni, a volte cento, a volte mille. Non tutte le specie hanno lo stesso numero di cromosomi.

Gli esseri umani presentano 23 paia di cromosomi, ovvero 46 in totale. La metà di questi cromosomi si riceve dalla madre, l’altra metà dal padre. L’insieme dei diversi set di geni, ovvero di cromosomi, viene chiamato genoma

Un aspetto affascinante è che ogni catena o filamento della doppia elica ha tutto il codice genetico ed è esattamente uguale all’altra catena, ma di forma antiparallela. Questo vuol dire che una contiene il codice scritto da avanti a dietro e l’altra al contrario.

Cromosomi.
I cromosomi sono come pacchi di informazione genetica.

Come funziona

Le due catene che compongono la doppia elica si mantengono unite grazie all’azione di quattro sostanze chimiche, chiamate basi. Ognuna di queste basi viene identificata con una lettera:

  • Adenina  (A)
  • Citosina (C)
  • Guanina (G)
  • Timina (T)

L’unione tra queste basi determina le caratteristiche di ogni gene. Tuttavia, queste basi devono rispettare una regola:

  • Quando una catena ha una base di adenina, l’altra ne ha una di timina.
  • Quando una ha una base di citosina, l’altra ne ha una di timina.
  • Se una ha una base di citosina, l’altra deve averla di guanina.

Se non si rispetta questa regola, si presenta un’anomalia, che viene chiamata mutazione. Come anticipato, il DNA deve ripetersi per poter trasmettere l’informazione genetica in modo corretto. 

Questo processo è fondamentale e determina il funzionamento del DNA. È complesso, ma può essere riassunto nel seguente modo:

  • Al momento della divisione, le due catene o filamenti che formano la doppia elica si separano momentaneamente. 
  • Di ognuna di queste eliche o catene si ha una replica, ma questa è “antiparallela”, ovvero contiene la medesima informazione, ma scritta in senso contrario.
  • Così si ottengono due molecole uguali di DNA. Ogni molecola contiene una catena originale o catena madre e un’altra che deriva da questa. Insieme formano una nuova struttura a doppia elica.
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  • Watson, J. D. (2018). ADN. El secreto de la vida. Taurus.